The purpose of this study was to investigate the topography of silicon carbide films at two steps of growth. The topography was measured by atomic force microscopy. The data were processed for extraction of information about surface condition and changes in topography during the films growth. Multifractal geometry was used to characterize three-dimensional micro- and nano-size features of the surface. X-ray measurements and Raman spectroscopy were performed for analysis of the films composition. Two steps of morphology evolution during the growth were analyzed by multifractal analysis. The results contribute to the fabrication of silicon carbide large area substrates for micro- and nanoelectronic applications.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper the influence of temperature on the 3-D surface morphology of titanium nitride (TiN) thin films synthesized by DC reactive magnetron sputtering has been analyzed. The 3-D morphology variation of TiN thin films grown on p-type Si (100) wafers was investigated at four different deposition temperatures (473 K, 573 K, 673 K, 773 K) in order to evaluate the relation among the 3-D micro-textured surfaces. The 3-D surface morphology of TiN thin films was characterized by means of atomic force microscopy (AFM) and fractal analysis applied to the AFM data. The 3-D surface morphology revealed the fractal geometry of TiN thin films at nanometer scale. The global scale properties of 3-D surface geometry were quantitatively estimated using the fractal dimensions D, determined by the morphological envelopes method. The fractal dimension D increased with the substrate temperature variation from 2.36 (at 473 K) to 2.66 (at 673 K) and then decreased to 2.33 (at 773 K). The fractal analysis in correlation with the averaged power spectral density (surface) yielded better quantitative results of morphological changes in the TiN thin films caused by substrate temperature variations, which were more precise, detailed, coherent and reproducible. It can be inferred that fractal analysis can be easily applied for the investigation of morphology evolution of different film/substrate interface phases obtained using different thin-film technologies.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The study presents a multi-scale microstructural characterization of three-dimensional (3-D) micro-textured surface of titanium nitride (TiN) thin films prepared by reactive DC magnetron sputtering in correlation with substrate temperature variation. Topographical characterization of the surfaces, obtained by atomic force microscopy (AFM) analysis, was realized by an innovative multifractal method which may be applied for AFM data. The surface micromorphology demonstrates that the multifractal geometry of TiN thin films can be characterized at nanometer scale by the generalized dimensions Dq and the singularity spectrum f(α). Furthermore, to improve the 3-D surface characterization according with ISO 25178-2:2012, the most relevant 3-D surface roughness parameters were calculated. To quantify the 3 D nanostructure surface of TiN thin films a multifractal approach was developed and validated, which can be used for the characterization of topographical changes due to the substrate temperature variation.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The aim of this study is to characterize the surface topography of aluminum nitride (AlN) epilayers prepared by magnetron sputtering using the surface statistical parameters, according to ISO 25178-2:2012. To understand the effect of temperature on the epilayer structure, the surface topography was investigated through atomic force microscopy (AFM). AFM data and analysis of surface statistical parameters indicated the dependence of morphology of the epilayers on their growth conditions. The surface statistical parameters provide important information about surface texture and are useful for manufacturers in developing AlN thin films with improved surface characteristics. These results are also important for understanding the nanoscale phenomena at the contacts between rough surfaces, such as the area of contact, the interfacial separation, and the adhesive and frictional properties.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Od 1994 roku jest realizowana współpraca międzynarodowa, głównie chorwacko-polska w zakresie systemów informacji geograficznej (GIS). Współpraca obejmuje wydarzenia takie jak konferencje, wystawy, warsztaty, seminaria, wykłady, które odbywają się w Chorwacji i w Polsce. W artykule przedstawiono stan badań i prac realizowanych celem prezentacji dorobku publikacyjnego konferencji GIS. Aby osiągnąć ten cel opracowano stronę internetową www.gis.us.edu.pl i utworzono repozytorium publikacji naukowych z otwartym dostępem. Obecnie repozytorium zawiera pełne teksty artykułów za lata 2005-2013. Celem dalszych prac jest uzupełnienie repozytorium za lata 1994-2004 i jego bieżąca aktualizacja.
EN
Croatian-Polish cooperation in the field of geographic information systems (GIS) has been being realised from 1994. The cooperation covers events such as conferences, exhibitions, workshops, seminars, lectures, which are held in Croatia and Poland. The article describes the state of research and work carried out for the presentation of the publications of the GIS conference. To achieve the goal, the website www.gis.us.edu.pl has been developed and a repository of scientific publications with open access has been created. At present, the repository contains of the full text of the articles published between 2005 and 2013. The aim of further work is to supplement a repository with the articles published since 1994 and its current update.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem pracy było stworzenie dla celów dydaktycznych trójwymiarowego modelu oraz animacji przedstawiającej zasadę działania mikroskopu konfokalnego. Dokonano tego na przykładzie mikroskopu Olympus LEXT OLS4000 przy pomocy programu Cinema 4D, Adobe After Effects oraz Adobe Premiere Pro. Przedstawiono całą koncepcję tworzenia animacji. Następnie opisano proces tworzenia elementów mikroskopu wraz z ich teksturowaniem oraz zanimowano utworzone wcześniej obiekty i kamerę. Cała wizualizacja została podzielona na dwie części. Pierwsza część przedstawia zasadę działania mikroskopu świetlnego, natomiast druga zasadę działania mikroskopu konfokalnego. W obu przypadkach zostało zobrazowane, w jaki sposób wiązka światła przechodzi przez elementy wnętrza mikroskopu, jak powstaje obraz i jego powiększenia. W części drugiej przedstawiono jak generowany jest obraz 3D. Animacja wyświetlanych obrazów na ekranie monitora została przygotowana w Adobe After Effects. Ostatnim elementem wizualizacji było poddanie jej obróbce dźwiękowo –tekstowej, która została wykonana w programie Adobe Premium Pro.
EN
The aim of the study was to create, for teaching purposes, a three-dimensional model and animation showing the operating principle of a confocal microscope. This was illustrated with an example of the Olympus LEXT OLS4000 confocal microscope using the programs Cinema 4D, Adobe After Effects and Adobe Premiere Pro. The whole concept of creating the animation has been shown. Then, the process of creating microscope elements and their texturing have been described and the previously created objects and camera have been animated. The entire visualization has been divided into two parts. The first part shows the operating principle of a light microscope, whereas the latter one presents the operating principle of a confocal microscope. In both cases, the way a light beam passes through the elements inside the microscope and how an image and its magnification are created have been illustrated. In the second part, it has been shown how a 3D image is generated. Animation of the pictures displayed on the monitor screen has been prepared in Adobe After Effects. The final element of the visualization was subjecting it to sound and text processing, which has been done in Adobe Premium Pro.
A quantitative description of overlaps on fractures in sialon ceramics, is presented in the paper. A conventional analysis, aiming at the determination of the percentage share of overlaps on the basis of quantitative fractography, was preceded by stereometric/fractal analyses. They enabled the selection of representative sections of samples and then, the production of transverse microsections in those places for an analysis of the fractures' profiles using the light microscopy method and fractographic image analysis. Based on the compared results from both methods, a successful verification was made of the research methodology developed earlier for sintered carbides and proven for a chromium-molybdenum steel.
PL
W pracy dokonano ilościowego opisu przesłonięć na przełomach nowoczesnego materiału inżynierskiego - ceramiki sialonowej. Konwencjonalną analizę, mającą na celu określenie udziału procentowego przesłonięć na podstawie fraktografii ilościowej, poprzedzono badaniami stereometryczno-fraktalnymi. Badania te umożliwiły zarazem wybór reprezentatywnych przekrojów próbek, a następnie wykonanie w tym miejscu zgładów poprzecznych do analizy profili przełomu metodą mikroskopii świetlnej i faktograficznej analizy obrazu. Na podstawie porównania wyników obu metod zweryfikowano pomyślnie metodykę badawczą wcześniej opracowaną dla węglików spiekanych i sprawdzoną dla stali chromowo-molibdenowej.
A method is presented to estimate the percentage share of overlaps in 34CrMo4 steel fractures in a conventional way based on quantitative fractography and image analysis methods, as well as utilizing new stereometric/multifractal methodology. The present study was performed in order to determine whether the new method and the co-dependence developed earlier for sintered carbides can be transferred and applied for a different material grade [1]. Considerations conducted in two alternative ways (analysis of mutually perpendicular profiles and of entire fracture surface fragments) have shown concurrence of the results in both cases. They have also corroborated compliance of the calculations made with the conventional fractographic method.
PL
Przedstawiono metodę estymacji udziału procentowego przesłonięć i przełomach stali 34CrMo4 przy wykorzystaniu sposobu konwencjonalnej opartego na metodzie fraktografii ilościowej oraz analizy obrazu, ji i zastosowaniu nowej metodyki stereometryczno-multifraktalnej. Badana prowadzono w celu stwierdzenia, czy nowa metoda i współzależnos opracowana wcześniej dla węglików spiekanych może być przetransponowani na inny gatunek materiału [1]. Rozważania prowadzone dwoi alternatywnymi sposobami (analizy wzajemnie prostopadłych profili i całyd fragmentów powierzchni przełomu) wykazały zbieżność wyników w m przypadkach. Potwierdziły także zgodność tych obliczeń z konwencjonalu metodą fraktograficzną.
One of the most frequently applied parameters in quantitative fractography is the fracture area development coefficient Rs. It provides, inter alia, the information on the fracture formation mechanism and the energy consumed for its formation. Sialon ceramics studies confirm this viewpoint [1]. For selected parameters Rs qualitative dependencies were developed. A proportional relation between the fracture area development coefficient and the sialons' bending strength was established. However, the applied stereometric analysis did not take account of the overlaps present in the investigated fractures. This problem can be solved by applying an additional analysis of the stereometric file by using multifractal techniques.
PL
Jednym z najczęściej wykorzystywanych w fraktografii ilościowej parametrów jest współczynnik rozwinięcia pola powierzchni przełomu Rs. Dostarcza on m.in. informacji o mechanizmie powstawania przełomu oraz energii zużytej na jego wytworzenie. I Pogląd ten znajduje potwierdzenie w przeprowadzonych badaniach ceramiki sialonowej [1]. Dla wyznaczonych parametrów Rs opracowano zależności ilościowe. Wykazano proporcjonalny związek pomiędzy współczynnikiem rozwinięcia powierzchni przełomu, a wytrzymałością na zginanie ceramiki sialonowej. Zastosowana analiza stereometryczna nie uwzględniała jednak przesłonięć występujących w badanych przełomach. Rozwiązanie tego problemu jest możliwe poprzez zastosowanie dodatkowej analizy pliku stereometrycznego z wykorzystaniem technik multifraktalnych.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents a verification of the multifractal analysis proposed in other papers. It has been found that the analysis of simulated profiles formed by removing overlaps and secondary cracks from a real profile ( which corresponds to a file obtained from a profilographometer) ensures proper diversity of fractal characterization, adequate for the degree of fracture surface development of the investigated grades of sintered carbide measured with a Taylor - Hobson's Talysurf 2 profilographometer.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Experimental verification of the theoretical methodology for describing a material's fracture morphology using multifractal analyis of a stereometrically examined surface ( full 3D analysis) is presented. A high effectiveness of a multifractal analysis has been shown for a diversified multifractal spectrum width and for a quantitative description of overlaps. The values obtained are very similar to those obtained by the quasi 3D method [ 6] as well as by conventional analysis, that is analysis of the profile images obtained from transverse microsections. The method presented, however, is the least time-consuming, the cheapest and seems to be the most objective for fracture morphology analyses.
In their previous works [1, 2, 3], the authors showed the possibility of extending the fractographic description of a fracture profile [4] with a fractal analysis of profilographometric data. This idea has been used in the present study for an analysis of an optional number of profiles obtained from stereometric investigations of fracture surfaces, considered in one or mutually perpendicular directions, or for an even more efficient solution, i.e. description of individual fracture fragments. In both cases, the determinant of profile and fracture surface development are the probabilities of appropriate distances between profile points or the fracture fragments under consideration. The results are fully consistent with those obtained in traditional profile investigations by fractography and image analysis methods, and strongly correlated with the mechanical/cohesion properties of the material, which was corroborated in WC-Co carbides investigations. An advantage of the new stereometric/fractal method over the former one consists in objectivity ensuing from an analysis of an optionally large data population from stereometric investigations, with its quickness ensuring a proper multifractal algorithm. The multifractal spectrum span corresponding to the fraction of overlaps and secondary cracks, may constitute a direct indicator of material crack resistance in the future.
PL
We wcześniejszych pracach [1, 2, 3] autorzy wykazali możliwość rozszerzenia fraktograficznego opisu profilu przełomu [4] metodą fraktalnej analizy danych profilografometrycznych. Koncepcję tę zastosowano w obecnej pracy do analizy dowolnej liczby profili z badań stereometrycznych powierzchni przełomu, rozważanych w jednym, bądź wzajemnie prostopadłych kierunkach, albo do jeszcze sprawniejszego rozwiązania - opisu poszczególnych fragmentów przełomu. W obu przypadkach determinantą rozwinięcia profilu i powierzchni przełomu są prawdopodobieństwa odpowiednich odległości między punktami profilu lub rozważanymi fragmentami przełomu. Wyniki są w pełni zgodne z klasycznymi badaniami profilu metodą fraktografii i analizy obrazu oraz silnie skorelowane z właściwościami wytrzymałościowo-kohezyjnymi materiału, co potwierdzono w badaniach węglików WC-Co. Przewagę nowej metody stereometryczno-fraktalnej nad wcześniejszą stanowi jej obiektywizm, wynikający z analizy dowolnie dużej populacji danych z badań stereometrycznych, a jej szybkość zapewnia właściwy algorytm multifraktalny. Rozwartość widma multifraktalnego, odpowiadająca udziałowi przesłonięć i pęknięć wtórnych, może w przyszłości stanowić bezpośredni wskaźnik odporności materiału na pękanie.
Against the background of theoretical bases of a multifractal analysis, an idea of an unconventional profile line description of materials fracture has been presented in the paper. The starting point for the research was a computer simulation of a profile, reducing its image to a record obtained from a profilographometer. By formulating a relevant definition of probability, which results from an analysis of Euclidean distances between subsequent profile points, full convergence was proved of the multifractal spectrum span and the degree of fracture line development, the latter being determined by the number of overlaps and secondary cracks. The verification of consistency of theoretical considerations with the pragmatics applied was performed on 28 specimens of 7 tungsten carbide grades with a cobalt matrix. The solution presented allows replacement of the very laborious profile description by image analysis and quantitative fractography methods used until now [1] with a very quick profilographometric method [2] in which identification of local artefacts is fulfilled by a multifractal algorithm.
PL
W pracy przedstawiono na tle teoretycznych podstaw analizy multifraktalnej ideę niekonwencjonalnego opisu linii profilu przełomu materiałów. Punktem wyjścia była komputerowa symulacja profilu, sprowadzająca jego obraz do zapisu uzyskiwanego z profilografometru. Formułując odpowiednią definicję prawdopodobieństwa wynikającą z analizy odległości euklidesowych między kolejnymi punktami profilu, wykazano pełną zbieżność szerokości rozwarcia widma multifraktalnego ze stopniem rozwinięcia linii przełomu, która jest zdeterminowana przez liczbę przesłonięć i pęknięć wtórnych. Weryfikację zgodności rozważań teoretycznych ze stosowaną pragmatyką przeprowadzono na 28 próbkach 7 gatunków weglików wolframu o osnowie kobaltowej. Przedstawione pozwala na zastąpienie stosowanego dotychczas, bardzo pracochłonnego opisu profilu metodą analizy obrazu i fraktografii ilościowej [1], przez bardzo szybką metodę profilografometryczną [2], w której identyfikację lokalnych artefaktów spełnia algorytm multifraktalny.
Wykorzystując wytyczne podane przez Xie Heping'a do wyznaczania wymiaru fraktalnego powierzchni przełomu skał metodą rzutowego pokrycia [7], opracowano metodykę i programy komputerowe [2] oraz zbadano powierzchnie przełomów materiału ciągliwego i kruchego, a także tribologicznego. Stwierdzono zbieżność wyników porównywanych metod obliczania wymiarów fraktalnych oraz wykazano multifraktalny charakter powierzchni niepłaskich.
EN
Using the guidelines given by Xie Heping for determining the fractal dimension of rocks' fracture surface by means of projective covering method [7], a methodology and computer programmes have been developed and the fracture surfaces have been examined of ductile and brittle materials, as of a tribological node. A divergence has been found of the results of the computered methods of fractal diamensions calculation and a multifractal character of non-flat surfaces has been shown.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono zastosowanie komputerowej analizy obrazu do ilościowego opisu powierzchni niepłaskich (PNP). Problem omówiono na ogólnym przypadku PNP, np. przełomu ciągliwego, oraz dla konkretnego przykładu analizy powierzchni szlifowanej, dla której wyznaczono ok. 20 parametrów topograficznych i krzywe nośności. Podano wytyczne wykorzystania metody analizy obrazu dla omawianych zastosowań oraz ocenę dokładności rozwiązania.
EN
The application of computer-aided image analysis for quantitative description of non-planar surfaces (NPS) is shown. The problem was discussed on the basis of NPS general case e.g., ductile fracture and for actual example of analysis of grinned surface. About 20 topographical parameters as well as load capacity curves were determined for that surface. The directions of using the image analyzing method for considered applications as well estimation of precision of the method is given.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy podano charakterystykę najistotniejszych składowych software’owej wersji komputerowego analizatora obrazu, bazującej na najnowszej wersji mikroskopu Olympus i systemie analizy VISILOG4, który poddano kompleksowemu oprogramowaniu stereologicznemu. Praca zawiera również szczegółowy protokół pomiarowy mikrostruktury oraz wskazuje na zgodność pomiarów stereologicznych z wartościami parametrów podanymi dla skali A wzorców Nr 1-10 wielkości ziarna PN.
EN
The characteristic of the most important parts of the software version of the computer-aided image analyzer based on the newest version of the Olympus microscope and the VISILOG4-type analysis system is given. The paper contains also the detailed protocol of investigations of the microstructure as well as points out an agreement between stereological measurements and values of parameters given for scale A of standards No 1-10 of PN grain dimensions.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.